الفوم FOAM

 

الفوم هو متعدد الستيؤين (بولي ستيرين )ستيرين=جزيئة بنزين مرتبطة بجزيئة اثيلين متعدد الستيرين= عدة جزيئات ستيرين مرتبطة ببعضها
الرغوة أو الرغاوي أو المادة الرغويةFoam أو Froth مادة كيميائيةتُشكّل بحبس جيوب من الغازفي داخل سائلأو صلبومن الأمثلة المعروفة الإسفنجورغاوي الصابونوفي معظم المواد الرغوية، يكون حجم الغاز كبيرًا، وتفصل المناطق الغازية عن المناطق السائلة أو الصلبة غشاءنحيفرغاوي صابونعلى شكل فقاعات
ومن التقسيمات الهامة للمواد الرغوية الصلبة :

  • رغويات الجيوب المغلقة (closed-cell) فيها يُشكل الغاز جيوبًا منفصلة، وكل جيب محاط تمامًا بالمادة الصلبةومن الأمثلة حصيرة المخيمات (en) ‏ التي تنفصل فيها الجيوب فلا تُنقع أي لا يتخلّلها الماء .
  • رغويات الجيوب المنفتحة (open-cell) والتي تُسمّى الرغويات الشبكية (Reticulated) فيها تتّصل الجيوب الغازية ومن الأمثلة إسفنجةالحمّام، حيث يمرّ الماء بسلاسة خلال الهيكل كلّه، مُزيحًا الهواء عن الجيوب .

والمواد الرغوية تُصنّف من الأوساط المتناثرة (en) ‏ حيث تتجاور مادّتين ولا تختلطانوبوجه عام، يتواجد الغاز بكمية كبيرة، فينقسم إلى فقاعات غازية ذات أحجام مختلفة (ويُقال أنّ المادّة ذات تشتت متعددتفصلها مناطق سائلة قد تُشكّل غشاءعند كلّ سطح بيني (en) ‏، وتتضائل تلك الأغشية عند صرف السائلوإذا كان مستوى هذه الظواهر صغيرًا، أي إذا كانت الرغاوي دقيقة جدًّا، قد يُعتبر هذا الوسط المتناثر مادةً غرويةً .
ويُستخدم مصطلح الرغوة لوصف ظواهر مشابهة للمعنى الأصلي، فتأتي تسمياترغوة الكم (en) ‏ومطاط رغوي (en) ‏ - ولا تتناولها هذه المقالة .
يضاف عامل مضاد للرغوة (en) ‏ في عدة عمليات بتروكيماوية .
تصب المواد المضادة للرغاوي في عملية حفر الآبار النفطية .
هيكل الرغويات
الكابتشينوتعتليه طبقة من رغاوي الحليبالتي تُنتج بفعل البخار
في حالات كثيرة، تكون الرغويات أنظمةمتعددة المستويات .
أحد المستويات مستوى الفقاعات، فالرغاوي الحقيقية تكون عادةً غير منتظمة فتتعدّد أحجام الفقاعات بها. عند الأحجام الكبيرة، تتّصل دراسة الرغاوي بمعالجة المثالية (en) اتّصالًا وثيقًا بالمسائل الرياضية المتعلقة بالأسطح المتدنية (en) ‏ والفسيفساءاتثلاثية الأبعاد، والتي تُلقّب بأقراص العسل (en) ‏. ويُعتقد أنّ هيكل وير فلان (en) ‏ تكاد تكون أفضل وحدة خليةفي الرغاوي المرتّبة ترتيبًا مثاليًاوتصف قوانين بلاتو (en) ‏ كيف تُنشئ أغشية الصابون هياكلًا رغوية .
وعلى المستوى الأدنى من مستوى الفقاعات يُصنّف سُمك الغشاء للرغاوي الجافّة نسبيًّا، والتي تُعتَبَر «شبكة» من الأغشية المترابطة التي تُسمّى رقائق (en) ‏ أو «صُفاحات». وفي الوضع المثالي، تُربط كلّ «رقيقة» بثلاث أخريات، بين كلّ رابطة والأخرى 120 درجة عند نقطة الاتصال التي تُسمى «حدّ بلاتو» .
وعلى المستوى الأدنى مطلقًا يُصنّف السطح البينيالفاصل ما بين الهواء والسائل عند طرف الغشاء. في معظم الأحيان، يستقرّ هذا السطح بفعل طبقة ذات هيكل محب وكاره للماء في نفس الوقت « أمفيفيل  » يُصنع غالبًا من مؤثرات سطحيةأو مستحلبات بيكرنج (en) ‏ أو «تكتلات » (associations) أكثر تعقيدًا (عكس تفكك ) .
إنتاج الرغوة واستقرارها
يجب توفير عدة أشياء لإنتاج الرغاوي :

  • شغل ميكانيكي (W) يُزيد المساحة السطحية (ΔA) بكمية تتوافق مع التوتر السطحي (γ) وفق الصيغة الرياضية W=γΔA
  • مؤثرات سطحيةتُخفّض التوتر السطحي . ويزداد استقرار الرغوة بفعل قوى فان دير فالسالناشئة ما بين جزيئات الرغوة، والطبقات الثنائية (en) ‏ الناشئة بفعل المؤثرات السطحية ثنائية القطب، وتأثير مارانغوني (en) ‏ الذي يقوم بدور قوة استعادة (en) ‏ للرقائق .
  • سرعة إنتاج تتعدّى سرعة التشتّتوقد يسبب هذا التشتت عدّد من التأثيرات : -
  • أولًا الجاذبيةوالتي تُسبب صرف السائل إلى الأسفل .
  • ثانيًا الضغط التناضحيوالذي يُسبب الصرف من الرقائق إلى «أطراف بلاتو» بسبب فروق في التركيزالداخلي للرغوة .
  • ثالثًا ضغط لابلاسوالذي يسبب انتشارالغاز من الفقاعات الصغيرة إلى الكبيرة بسبب فرق الضغط. ويُمكن للأغشية أن تنكسر تحت ضغط التفكيك (en) .

وقد تؤدي تلك التأثيرات إلى إعادة ترتيب هيكل الرغوة على مستويات أكبر من الفقاعات، وفق عمليات «فردية » (individual T1 process) أو «جماعية » (collective) وقد تكون «انهيارية » (avalanche-type). .
مادة إطفاء الحرائق الرغوة ( FOAM )
وهي مادةمستخدمة في إطفاء الحرائقوتتكون من تجميع ثابت لفقاعاتصغيرة ذات كثافة أقل من كثافة الزيتأو المياهوتعطى جودة في التماسك لتغطية الأسطح الأفقية وتتولد الرغوةالهوائية بواسطة خلط الهواءمع محلولمائي يحتوى على محلولالرغوة المركز بواسطة معدات ذات تصميم خاص لهذا الغرض وعند تدفق الرغوة فوق سطح السائلالمشتعل تكون غطاءً متماسكاً مانعاً وصول الهواءلسطح السائلومانعاً من انبعاث أبخرة السائلالقابلة للإحتراقمن الوصول للهواء، ومن خصائص الرغوةأن تكون لها قدرة مقاومة التفكك نتيجة تعرضها للرياحأو الحرارةأو اللهبوأيضا قدرة العودة إلى التماسك عندما تتعرض لأي تمزق ميكانيكي ،
انواع الرغوة
حريق شاحنة يظهر الفئة (أ) الرغوة في نظام CAFS
الرغاوي الفئة (أ)تم تطويرها في منتصف عام 1980م لمكافحة الحرائق البرية . فئة «أ» تمكن الرغاويمن خفض التوتر السطحي للماء، الذي يساعد في ترطيب وتشبع الفئة (أ) الوقودبالماء . هذا يمكن من إخمادوتنقسم الرغوةفيما يتعلق بالقدرة على الإنتشار إلى ثلاث فئات طبقا لطبيعة الاستخدام وهي :-

  • الرغوةمنخفضة الإنتشار Low expansion foam ويصل إنتشار ها بمعدل يصل إلى 20 حجم لمحلولالرغوة .
  • الرغوةمتوسطة الإنتشار Medium expansion foam ويصل إنتشار ها بمعدل أكثر من 20 حتى 200 حجم لمحلولالرغوة .
  • الرغوةعالية الإنتشار High expansion foam ويصل إنتشارها بمعدل أكثر من 200 حتى 1000 حجم لمحلولالرغوة .

الرغوةالمركزةFoam Concentrateوهي سائلمركز مولد للرغوةويشمل الأنواع التالية:-
النوع الأول  : الرغوةالبروتينيةالمركزة Protein وتحتوى أساسا على نواتج من البروتينالمحلل بالماءمضافا إليه مثبتات وموانع للتجمد والتأثير المتلف للمعدات أو ألأوعية الحاوية, ومقاومة للبكترياوالتحكم في اللزوجة ، ويخفف السائلالمركز بالماءلتكوين محلولبنسبة تتراوح بين 3% حتى 6% وتتعامل هذه الرغوةمع أنواع محدودة من المساحيق الكيماوية الجافة .
النوع الثاني  : الرغوةالفلوروبروتينيةالمركزة Flouroprotein Foam Concentrateوهي تتماثل مع الرغوةالبروتينية المركزة مضافا إليها مركبات صناعية فلوركربونية نشطة ذات فاعلية سطحية ، وهي بالإضافة إلى كونها تشكل طبقة رقيقة تمنع تصاعد الأبخرة المتصاعد من سطح الوقودالسائل ويخففالسائلالمركز بالماءلتكون محلولاً بنسب تتراوح بين 3% حتى 6% وهي تتعامل مع أنواع محددة من المساحيق الكيماوية الجافة .
النوع الثالث  : الرغوةالصناعية المركزة Synthetic Foam Concentrateوهي تتكون من وسائط رغوية خلاف البروتينات المحللة بالماء وتضمن الأنواع التالية   :-

  • الرغوةالمركزة المشكلة لطبقة رقيقة مائية (Acqueous film forming A.F.F.F)وهي تتكون أساسا من عناصر فلورونيةذات فاعلية سطحية بالإضافة إلى مثبتات رغوية وهي عادة تخفف بالماءلتكون محلولا بنسب تتراوح بين 3% و6 % والرغوةالمنتجة من هذا المحلولتشكل حاجزاً على سطح الوقودالسائليمنع اتصال الهواءبالسطح وأيضاً تحول دون تصاعد أبخرة الوقودويتعامل هذا النوع من الرغوةمع المساحيق الكيماوية الجافة .
  • رغاوي مركزة متوسطة وعالية الانتشار  Medium and high expansion foam concentrateوهي عادة مشتقة من عناصر هيدروكربونيةذات فاعلية سطحية وتستخدم من خلال تجهيزات ذات تصميم خاص لإنتاج الرغاوي ذات انتشار بمعدل 20:1 حتى 1000:1 حجم لمحلولالرغوة .
  • رغوةأخرى صناعية مركزة Other synthetic concentrateوهي تتكون من عناصر هيدروكربونية ذات فاعلية سطحية ويجب أن تكون مدرجة في القوائم المعتمدة لوسائل مبللة أو رغوية وبصفة عامة فأن استعمالها محدود من خلال فوهات متنقلة لصب الرغوة على السوائل المنسكبة المشتعل فيها الحريق .

النوع الرابع : الرغوة المركزة المقاومة للكحولات Alcohol resistant foam concentrateوهيتستخدم لإطفاء المواد القابلة للذوبان في الماء وغير ذلك من وقود له تأثير في تحطيم الرغوة البروتينية أو الصناعية كما وأنها تصلح لإطفاء حرائق الهيدروكربونات ، ويوجد نوعين من هذه الرغوة إحداها يعتمد على قاعدة بروتينية أو فلوروبروتينية مضافا إليها عناصر مقاومة للذوبان في الماء والتي تشكل غطاء لحماية فقاقيع الرغوة ، والنوع الثاني يكون مركبات مركزة صناعية وعناصر جيلاتينية لتحويط فقاقيع الرغوة بجدار يحميها من تأثير الوقود المؤثر على صلاحية الرغوة وتخفف الرغوة المركزة بالماء لتكون محلولا بنسب تتراوح بين 3% حتى 10% بما يتلائم مع طبيعة الخطر .

النوع الخامس : الرغوة الكيماوية Chemical foamوهي الرغوة التي تتكون نتيجة تفاعل ملح قلوي ( عادة بكربونات الصوديوم ) مع محلوللملححمض ( عادة كبريتات الألومنيوم ) حيث يتولد غازثاني أكسيد الكربونالذي يتسبب في وجود وسيط رغوي في تكون فقاعات رغوةقوية مقاومة للحريقوهذا النوع بطل استخدامه واستبدل بالرغاوي الهوائية .